Post on 12-Feb-2018
ESTUDIO GEOTÉCNICO EN EDIFICACIONES
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, PerúFacultad de Ingeniería CivilCentro de Educación Continua
Marzo, 2017 1
Dr. Ing. Jorge L. Cárdenas GuillenIngeniero Civil, Profesor Universitario - Consultor Geotécnico
jorge.c.guillen@hotmail.com
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 2
Introducción
Pilotes - Definición
Tipología
Estimación de Capacidad de soporte
Aplicaciones
Comentarios Finales
TÓPICOS
INTRODUCCIÓN
3Cimentaciones – Resistencia al Esfuerzo de los Suelos
Grandes Asentamientos
Fenómeno de Licuación de Suelos. (Japón, Niigata, 1964)
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 4
INTRODUCCIÓN
Grandes Asentamientos
Fenómeno de Licuación de Suelos. (Japón, Kobe, 1995)
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 5
INTRODUCCIÓN
Fenómeno de Licuación de Suelos. (Japón, Kobe, 1995)
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 6
INTRODUCCIÓN
Grandes Asentamientos
Fenómeno de Consolidación en Suelos Arcillosos. (Torre de Pisa, Italia)
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 7
INTRODUCCIÓN
Grandes Asentamientos
El Suelo de Fundación
El suelo de fundación debe garantizar que la estructura no presente problemas de capacidad de soporte y asentamientos que puedan alterar la estatura proyectada sobre esta.
Esta condición debe ser tanto en condiciones estáticas y dinámica
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 8
INTRODUCCIÓN
Uso de Cimentaciones Profundas
Se utilizan cuando el suelo de fundación superficial (estrato) no presenta capacidad de soportar cargas (estáticas o dinámicas) elevadas o están sujetos a procesos erosivos.
En tal sentido, la cimentación profunda trasmitirá las cargas al estrato mas resistente.
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 9
INTRODUCCIÓN
Tipos de Cimentaciones Profundas
Las cimentaciones profundas se pueden clasificar en los siguiente tipos:
Pilote aislado
Grupo de pilotes
Zonas pilotadas
Micropilotes.
Aislado Grupo de Pilotes
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 10
INTRODUCCIÓN
Tipos de Cimentaciones Profundas
Las cimentaciones profundas se
pueden clasificar en los siguiente
tipos:
• Pilote aislado
• Grupo de pilotes
• Zonas pilotadas
• Micropilotes.
Uso de micropilotes
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 11
INTRODUCCIÓN
Uso de Cimentaciones Profundas
Cimentación en suelos en suelos potencialmente licuables.
(Oficinas en Talara, 2015)
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 12
INTRODUCCIÓN
Uso de Cimentaciones Profundas
Construcción de muros pantalla con pilotes.
(Paso a desnivel Av. 28 de Julio, Lima, 2015)
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 13
INTRODUCCIÓN
Uso de Cimentaciones Profundas
Construcción de muros pantalla con pilotes.
(Paso a desnivel Av. 28 de Julio, Lima, 2015)
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 14
INTRODUCCIÓN
Uso de Cimentaciones Profundas
Uso de Calzaduras en la construcción de Túnel debajo del Puente Trujillo.
(Proyecto Vía Parque Rimac, Lima, 2015)
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 15
INTRODUCCIÓN
Uso de Cimentaciones Profundas
Uso de Calzaduras en la construcción de Túnel debajo del Puente Trujillo.
(Proyecto Vía Parque Rimac, Lima, 2015)
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 16
INTRODUCCIÓN
Uso de Cimentaciones Profundas
Uso de Pilotes metálicos en la construcción de plataformas sobre mar.
(Ampliación del puerto del Callao, Lima, 2015)
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 17
INTRODUCCIÓN
Uso de Cimentaciones Profundas
Uso de Pilotes metálicos en la construcción de plataformas sobre mar.
(Ampliación del puerto del Callao, Lima, 2015)
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 18
INTRODUCCIÓN
Uso de Cimentaciones Profundas
Uso de Pilotes metálicos en la construcción de plataformas sobre mar.
(Ampliación del puerto del Callao, Lima, 2015)
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 19
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 20
Definición
Los pilotes son fundaciones profundas donde las cargas pueden
ser soportadas por la fricción lateral y/o por la base.
PILOTES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 21
Definición
Los pilotes también se utilizan en
trabajos de calzaduras…
PILOTES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 22
Definición
En estabilización de taludes.
PILOTES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 23
• Los pilotes son elementos estructurales utilizados para
cimentación de estructuras y que permite trasladar las cargas
actuantes hasta un estrato resistente del suelo.
• Este tipo de cimentación se utiliza cuando la opción de
cimentación superficial se hace inviable, técnica o
económicamente.
Aspectos Generales
PILOTES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 24
TIPOLOGÍA
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 25
Esquema de cimentación profunda
TIPOLOGÍA
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 26
TIPOLOGÍA
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 27
TIPOLOGÍA
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 28
TIPOLOGÍA
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 29
TIPOLOGÍA
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 30
TIPOLOGÍA
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 31
TIPOLOGÍA
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 32
MÉTODO CONSTRUCTIVO
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 33
Pilote Barrenado Sin Sostenimiento
MÉTODO CONSTITUTIVO
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 34
Pilote Barrenado Sin Sostenimiento
MÉTODO CONSTITUTIVO
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 35
Pilote perforado sin entubación y con lodos bentoníticos
MÉTODO CONSTITUTIVO
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 36
Pilote perforado sin entubación y con lodos bentoníticos
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 37
MÉTODO CONSTITUTIVO
Pilote excavado con camisa recuperable
MÉTODO CONSTITUTIVO
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 38
Pilote excavado con camisa recuperable
MÉTODO CONSTITUTIVO
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 39
Pilote perforado con hélice
MÉTODO CONSTITUTIVO
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 40
Pilote Perforado con hélice
MÉTODO CONSTITUTIVO
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 41
Pilote perforado con hélice y entubación recuperable
MÉTODO CONSTITUTIVO
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 42
Pilote perforado con hélice y entubación recuperable
MÉTODO CONSTITUTIVO
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 43
Estimación de la Capacidad Admisible
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 44
Carga ultima de un pilote
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 45
Carga ultima de un pilote
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 46
Carga ultima de un pilote
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 47
Carga ultima de un pilote
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 48
Métodos de Calculo
Método Analítico
(uso de parámetros de resistencia)
Método Empírico
(correlaciones)
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 49
Métodos de Calculo
Método Analítico
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 50
Métodos de Calculo
Método Analítico
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 51
Métodos de Calculo
Método Analítico
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 52
Métodos de Calculo
Método Analítico
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 53
Métodos de Calculo
Método Analítico
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 54
Métodos de Calculo
Método Analítico
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 55
Métodos de Calculo
Método Analítico
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 56
Métodos de Calculo
Método Empírico
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 57
Métodos de Calculo
Método Propuesto por Meyerhof (1976)
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 58
Métodos de Calculo
Método Propuesto por Aoki-Velloso (1975)
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 59
Métodos de Calculo
Método Propuesto por Aoki-Velloso (1975)
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 60
Métodos de Calculo
Método Propuesto por Aoki-Velloso (1975)
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 61
Métodos de Calculo
Método Propuesto por Décourt & Quaresma (1978, 1982)
Diseño Geométrico de Cimentaciones Proundas
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 62
Métodos de Calculo
Método Propuesto por Décourt & Quaresma (1978, 1982)
CAPACIDAD ADMISIBLE
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Capacidad Admisible en Pilotes
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 64
Capacidad Admisible en Pilotes
CAPACIDAD ADMISIBLE
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 65
Parámetros de Resistencia
Conglomerado de Lima
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 66
¿Parámetros de Resistencia?
• Cohesión
• Angulo de Fricción
Criterio de Falla:“Mohr-Coulomb”
DEFINICIONES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 68
Se define como la resistencia al esfuerzo cortante que ofrece el material(suelo) en la superficie de falla (superficie de perdida de resistencia).
Esquema de superficie de falla y zona de corte.
Resistencia Cortante
Esfuerzo Actuante
Esfuerzo Resistente
DEFINICIONES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 69
Tensiones actuantes en el plano de falla.
Efecto combinado de cohesión y fricción
Comportamiento del suelo en la Superficie de Falla
DEFINICIONES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 70
Los parámetros de Parámetros de Resistencia (en la falla), de acuerdo al Modelo de Mohr-Coulomb son:
• Angulo de fricción interna (Parámetro de fricción).
• Intercepto cohesivo (Parámetro de Cohesión).
Parámetros de Resistencia Curva empírica!!!
DEFINICIONES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 71
La ecuación de la envolvente de falla representa la “ecuación de resistencia del suelo”:
Donde:
Criterio de Falla “Mohr-Coulomb”:
¿Siempre lineal?
DEFINICIONES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 72
Parámetros de ResistenciaNo linealidad de la Curva de Mohr-Coulomb
¿Qué significa no lineal?
DEFINICIONES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 73
Parámetros de ResistenciaReducción del ángulo de fricción con el esfuerzo confinante
En relleno rocoso
DEFINICIONES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 74
Ensayos a
gran escala
Palma, et. al., Caracterización Geotécnica de Materiales de Lastre en Botaderos de Gran Altura
Mediante Ensayos Triaxiales y Odométricos de Gran Tamaño
Parámetros de ResistenciaReducción del ángulo de fricción con el esfuerzo confinante
DEFINICIONES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 75
• Corte Directo• Triaxial• Compresión Simple
Corte Directo TriaxialCompresión Confinada
Compresión Simple Compresión no-Confinada
Ensayos de Laboratorio
ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 76
Valores típicos en suelos granulares:
Valores típicos en suelos finos:
Ensayos de Laboratorio – Resultados Típicos
ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 77
Ensayos in-situ – Corte Directo
Esquema del Ensayo
ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 78
Ensayos de Laboratorio – Corte Directo a Gran escala
ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 79
Ensayos de Laboratorio – Corte Directo a Gran escala
ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 80
Fuente: TYPSA
Carga rotura arrancamiento en ensayo 140 tCarga servicio en cálculo 59 t
Ensayos in-situ - micropilotes
ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 81
Aplicaciones
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 82
APLICACIONES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 83
APLICACIONES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 84
APLICACIONES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 85
APLICACIONES
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 86
GRACIAS POR LA ATENCIÓN
Contacto: jorge.c.guillen@hotmail.com
Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 87